3. Лабораторна установка для визначання витрат та параметрів пари
Лабораторна установка для визначення параметрів пари конденсаційним методом (рис.3.) складається із парогенератора (автоклава) 2, вагів 7, посудини з водою 4.В посудині з водою встановлена мідь-константанова термопара 6. Пар від автоклаву в посудину подається через трубопровід 3 з перфорованою трубкою 4 на кінці. Тиск пари визначається манометром 1, встановленим на автоклаві.
Рис.3.Схема
лабораторної установки.
4. Порядок виконання роботи. Заходи безпеки
4.1. Підготувати установку до роботи . Дотримуючись правил користування електроустановками включити автоклав, довести тиск до 0,2 Мпа.
4.2. Зважити стакан без води, наповнити його водою, зважити, поміряти температуру води. Результати занести в журнал спостережень .
Журнал спостережень
Таблиця 1.
№ досліду |
Маса стакану
Gп, кг |
Маса стакану з водою Gп+Gв,кг |
Маса води в стакані Gв, кг |
Почат кова темпе ратура води tв',°С
|
Трива лість барботу- вання τ,с |
Маса стакану з водою після барботу- вання Gп+Gв+G,кг |
Тиск пари Р, Мпа |
Температура води після барботу вання tв",°C |
12 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3. Дотримуючись правил техніки безпеки, відкрити кран подавання пари, прогріти всю комунікацію, випускаючи пару деякий час в допоміжну посудину.
4.4. Опустити змійовик в стакан з водою, одночасно запустивши секундомір. При цьому необхідно слідкувати, щоб пухирці пари конденсувались повністю і не досягали поверхні рідини.
4.5. Зняти показання манометра.
4.6. Через 60 сек перекрити кран подавання пари, зважити стакан, виміряти температуру води. Дані занести в журнал спостережень.
4.7. Обчислити витрати вологої насиченої пари по різниці ваги стакана з водою до та після барботування за формулою (2)
4.8. Опрацювати дані досліду відповідно до п.5. Розрахувати абсолютну, середню та квадратичну похибку вимірювань. Дані занести в таблицю 3.
5. Опрацювання результатів визначення витрат та параметрів вологої насиченої пари. Розрахунок загальної похибки
До основних параметрів, які характеризують стан вологої насиченої пари, що подається в пекарну камеру хлібопекарської печі відносяться : температура, тиск, ступінь сухості пари.
Ступінь сухості пари показує яка доля сухої насиченої пари знаходиться в загальній масі вологої насиченої пари, тобто:
X=G" / (G'+G"), (3)
де X – ступінь сухості пари, дол.;
G' - маса рідини в вологій насиченій парі, кг;
G"- маса сухої насиченої пари , кг;
(G'+G") – загальна маса вологої насиченої пари, кг.
Оскільки, ми не можемо визначити абсолютні значення G' та G",тому ступінь сухості пари визначимо із рівняння теплового балансу .
Рівняння теплового балансу матиме такий вигляд:
(GпCп+GвCв)(tв"-tв')=(G'+G")X(i"-i')+(G'+G")(1-X)(i'-i), (5)
де Gп – маса посудини, кг;
Cп – питома теплоємність матеріалу посудини ( для скла Сп = 0,9 кДж/кг К);
Gв – маса води в стакані до барботування, кг;
Cв – питома теплоємність води , (Св=4,187 кДж/кг К);
tв"- температура води після барботування, °С;
tв' – температура води до барботування. °С;
G'+G" – маса сконденсованої в воді вологої насиченої пари, кг;
i" – ентальпія сухої насиченої пари, яка входить в склад вологої насиченої пари (визначається в залежності від тиску Таблиця 4., кДж/кг;
i' – ентальпія води, яка знаходиться в складі вологої насиченої пари (визначається в залежності від тиску Таблиця 1), кДж/кг;
i – ентальпія води після барботування і=Св∙tв", кДж/кг.
Ліва частина рівняння – це тепло, яке прийняла посудина з водою в процесі барботування пари, права – це тепло, яке віддала волога насичена пара зі ступенем сухості Х при конденсації і охолодженні до температури води в стакані. Втратами тепла в навколишнє середовище ми нехтуємо.
З рівняння теплового балансу визначаємо ступінь сухості пари:
Х =( (GпCп+Gв)(tв"-tв')-G(i'-Cвtв")) / (G(i"-2i'+Cвtв")), (6)
де G – маса вологої насиченої пари , яка сконденсувалася в воді при барботуванні, кг.
Після визначення ступеню сухості пари можемо визначити невідомі складові G' і G" :
G"=Х G; (7)
G'= G - G". (8)
Дані опрацювання занести в журнал результатів